專利名稱:一種油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，該裝置包括沿軸向依次設(shè)置的點火器、接頭、復(fù)合射孔槍、隔板延時點火接頭、壓裂槍和槍尾，其中：所述復(fù)合射孔槍的槍管上設(shè)有泄壓盲孔，槍管內(nèi)安裝有彈架、射孔彈、導(dǎo)爆索、一級壓裂火藥和二級壓裂火藥；所述壓裂槍的槍管上設(shè)有均勻分布的通孔，壓裂槍管內(nèi)安裝有導(dǎo)爆索、含能藥塊、中心管、壓裂藥柱模塊和支撐劑模塊，導(dǎo)爆索設(shè)在中心管內(nèi)部。該裝置在使用過程中產(chǎn)生金屬射流、多級高溫高壓氣流、支撐劑顆粒流對井筒周圍地層作用，具有火藥裝藥量大，對地層長時間脈沖壓裂作用，造縫效果好，裂縫維持時間長的特點。
【專利說明】一種油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于油氣開采【技術(shù)領(lǐng)域】，主要用于新井射孔和老井改造，是一種能夠在射孔的同時對地層進(jìn)行多級脈沖氣體壓裂并注入支撐劑的射孔壓裂加砂裝置，具體為一種油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在油氣開采過程中，射孔被稱作“臨門一腳”，是完井的重要環(huán)節(jié)。為了更多的實現(xiàn)油氣井增產(chǎn)，人們不斷探索新的射孔工藝，復(fù)合射孔便是其中之一，它將火藥裝藥引入到射孔裝置中，射孔的同時能產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)庋厣淇卓椎缹Φ貙舆M(jìn)行壓裂造縫，達(dá)到增產(chǎn)目的?！胺煮w式”復(fù)合射孔裝置在射孔槍的基礎(chǔ)上加裝了具有較大火藥裝藥空間的壓裂槍，具有火藥裝藥量大，壓裂作用效果好的優(yōu)點，得到了廣泛認(rèn)可。中國專利CN2818773Y公開了一種多級點火的復(fù)合射孔及壓裂裝置，該裝置將裝有火藥裝藥的復(fù)合射孔槍和壓裂槍組合，其中復(fù)合射孔槍的火藥裝藥位于射孔彈之間。這一裝置存在的問題是:復(fù)合射孔槍僅在射孔彈之間有單級火藥裝藥，裝藥結(jié)構(gòu)單一，裝藥量小，壓裂作用效果差；由射孔和火藥壓裂作用產(chǎn)生的裂縫沒有支撐劑的支撐，存在快速閉合的現(xiàn)象，導(dǎo)致增產(chǎn)效果持續(xù)時間短。中國專利CN103225498A公開了一種多級點火復(fù)合深穿透射孔裝置，該裝置將裝有壓裂火藥的壓裂槍組件和復(fù)合射孔槍組合。這一裝置存在的問題是:由射孔和火藥壓裂作用產(chǎn)生的裂縫沒有支撐劑的支撐，會存在快速閉合的現(xiàn)象，導(dǎo)致增產(chǎn)效果持續(xù)時間短。中國專利CN1916357B公開了一種油氣井用多脈沖增效射孔裝置，在增效射孔槍的基礎(chǔ)上在槍尾下端通過連接件將二級增效火藥、三級增效火藥加入到施工管串。這一裝置存在的問題是:增效射孔槍中僅有一級增效火藥，裝藥結(jié)構(gòu)單一，裝藥量小，壓裂作用效果差；僅二級和三級增效火藥含有支撐劑，支撐劑含量小，對裂縫的支撐作用不明顯；支撐劑包含在增效火藥中，其含量固定，無法根據(jù)實際井況做出調(diào)整，獲得最好的施工效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本實用新型提供一種具有多級壓裂火藥裝藥結(jié)構(gòu)、火藥裝藥量大、能在射孔的同時對地層進(jìn)行多級脈沖氣體壓裂并注入大量支撐劑和施工安全可靠的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置。
[0004]解決上述問題的技術(shù)方案是:
[0005]一種油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，該裝置包括沿軸向依次設(shè)置的點火器、接頭、復(fù)合射孔槍、隔板延時點火接頭、壓裂槍和槍尾，其中:
[0006]所述復(fù)合射孔槍的槍管上設(shè)有泄壓盲孔，槍管內(nèi)安裝有彈架、射孔彈、導(dǎo)爆索、一級壓裂火藥和二級壓裂火藥，射孔彈安裝在彈架上且相鄰的射孔彈通過導(dǎo)爆索連接，一級壓裂火藥設(shè)在相鄰的射孔彈之間，二級壓裂火藥包設(shè)在彈架的架體外周；
[0007]所述壓裂槍的槍管上設(shè)有均勻分布的通孔，壓裂槍管內(nèi)安裝有導(dǎo)爆索、含能藥塊、中心管、壓裂藥柱模塊和支撐劑模塊，導(dǎo)爆索設(shè)在中心管內(nèi)部，含能藥塊在中心管內(nèi)與導(dǎo)爆索連接，壓裂藥柱模塊和支撐劑模塊裝配在中心管與壓裂槍管內(nèi)壁的空間中。
[0008]具體的，所述的支撐劑模塊與壓裂藥柱模塊同軸交替套裝在中心管上。
[0009]或者所述的支撐劑模套裝在壓裂藥柱上，壓裂藥柱套裝在中心管上。
[0010]進(jìn)一步的，所述的復(fù)合射孔槍有多個，所述的壓裂槍有多個。
[0011]更一步的，所述的一級壓裂火藥層內(nèi)設(shè)有支撐劑層，二級壓裂火藥層內(nèi)設(shè)有支撐劑層。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0013](I)可根據(jù)需要將相應(yīng)數(shù)量的復(fù)合射孔槍和壓裂槍組合，在復(fù)合射孔槍中裝配不同燃速的兩級火藥，火藥裝藥量大，對地層壓裂造縫作用效果好；
[0014](2)在復(fù)合射孔槍和壓裂槍中引入了支撐劑，對已有裂縫進(jìn)行支撐，避免裂縫快速閉合；壓裂槍中的壓裂火藥和支撐劑用量可靈活調(diào)整，以獲得最好的施工效果；
[0015](3)通過本實用新型的裝置，在一次施工中實現(xiàn)了聚能射孔、氣體壓裂和注入支撐劑工藝，具有火藥裝藥量大，氣體多級脈沖壓裂作用時間長，注入支撐劑多且火藥和支撐劑用量可調(diào)整，裂縫維持時間長的特點，施工簡便，成本低，使用安全可靠。

【附圖說明】

[0016]圖1是多相流射孔壓裂加砂裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實用新型第一個實施例中射孔槍局部視圖；
[0018]圖3是本實用新型第一個實施例中壓裂槍局部視圖；
[0019]圖4是本實用新型第二個實施例中壓裂槍局部視圖；
[0020]圖中各標(biāo)號表示:1-點火器、2-接頭、3-復(fù)合射孔槍、301-泄壓盲孔、302-射孔槍管、303- 二級壓裂火藥層、304-彈架、305-射孔彈、306- 一級壓裂火藥層、307-第一導(dǎo)爆索、4-隔板延時點火接頭、5-壓裂槍、501 -通孔、502-壓裂槍管、503-壓裂藥柱模塊、504-支撐劑模塊、505-中心管、506-第二導(dǎo)爆索、507-含能藥塊、6-槍尾；
[0021]以下結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本實用新型做具體說明。

【具體實施方式】
[0022]本實用新型的復(fù)合射孔槍中射孔彈被引爆后，以微秒級的時間在井筒與地層之間形成射孔通道；隨后一級壓裂火藥、二級壓裂火藥依次毫秒級的時間間隔產(chǎn)生大量高溫高壓燃?xì)饷}沖，以沖擊加載的形式壓裂地層，使射孔孔道演變成裂縫延伸擴展，并互相溝通；通過隔板延時點火接頭的延時點火作用，壓裂槍中的壓裂藥柱模塊最后被點燃，產(chǎn)生大量高溫高壓燃?xì)饷}沖再次對孔道進(jìn)行加載；支撐劑模塊中的支撐劑隨燃?xì)饷}沖向地層裂縫深部移動，阻止裂縫閉合，進(jìn)一步鞏固裂縫；
[0023]壓裂槍中的支撐劑模塊與壓裂藥柱模塊可以同軸交替套合在中心管的外周；
[0024]或者，支撐劑模塊套裝在壓裂藥柱模塊的外周，壓裂藥柱模塊套裝在中心管的外周，三者相互套合的結(jié)構(gòu)；
[0025]另外，根據(jù)不同的施工要求，可以將復(fù)合射孔槍和壓裂槍的個數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性的增減，靈活使用；
[0026]進(jìn)一步的，一級壓裂火藥層與二級壓裂火藥層中的支撐劑層隨著高溫高壓燃?xì)膺M(jìn)入射孔彈打出的裂縫并留駐于主裂縫，強化了裂縫的穩(wěn)定性；
[0027]實施例一:
[0028]參照圖1，本實施例的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置包括同軸依次設(shè)置的點火器1、接頭2、復(fù)合射孔槍3、隔板延時點火接頭4、壓裂槍5和槍尾6;
[0029]參照圖2和圖3，復(fù)合射孔槍3的射孔槍管302上設(shè)有泄壓盲孔301，射孔槍管302內(nèi)安裝有彈架304、射孔彈305、第一導(dǎo)爆索307、一級壓裂火藥層306和二級壓裂火藥層303，一級壓裂火藥層306安裝在相鄰的兩發(fā)射孔彈305之間，二級壓裂火藥層303安裝在彈架304外表面；一級壓裂火藥層306由燃速為6?lOmm/s的雙基或復(fù)合火藥構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)，二級壓裂火藥層303由燃速為3?5mm/s的雙基或復(fù)合火藥構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)，一級壓裂火藥層306和二級壓裂火藥層303中均含有支撐劑層，支撐劑層由粒徑為30目的壓裂砂構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)；
[0030]為了能更加準(zhǔn)確的配合射孔彈305在復(fù)合射孔槍3上進(jìn)行射孔，在射孔槍管302上對應(yīng)射孔彈的射流方向設(shè)置泄壓盲孔301 ;
[0031]壓裂槍5的壓裂槍管502上設(shè)有均勻分布的通孔501，壓裂槍管502內(nèi)安裝有中心管505、第二導(dǎo)爆索506、含能藥塊507、壓裂藥柱模塊503和支撐劑模塊504，第二導(dǎo)爆索506安裝在中心管505內(nèi)部，含能藥塊507安裝在第二導(dǎo)爆索506上，壓裂藥柱模塊503和支撐劑模塊504同軸交替組合套裝在中心管505上，且壓裂藥柱模塊503和支撐劑模塊504的直徑相同；含能藥塊507是由黑火藥制成的藥塊，壓裂藥柱模塊503由雙基或復(fù)合推進(jìn)劑構(gòu)成，支撐劑模塊504包括質(zhì)量百分比為40%?70%的粒徑為40?60目的鋁礬土陶粒砂和質(zhì)量百分比為30%?60%不飽和樹脂，鋁礬土陶粒砂與不飽和樹脂的總量為100%。
[0032]實施例二:
[0033]如圖4所示，本實施例與實施例一不同的是，壓裂槍5中支撐劑模塊504’套裝在壓裂藥柱模塊503’的外周，壓裂藥柱模塊503’套裝在中心管505的外周。
[0034]復(fù)合射孔槍3、隔板延時點火接頭4、壓裂槍5和接頭2可以有多個，按需要組合成不同長度的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置。
[0035]本實用新型所述的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置的工作過程為:
[0036]施工時，通過管住或電纜將本裝置輸送到預(yù)定位置后，啟動點火器1，引爆復(fù)合射孔槍3中的第一導(dǎo)爆索307，通過第一導(dǎo)爆索307將射孔彈305引爆，以微秒級的時間在井筒與地層之間形成射孔通道；一級壓裂火藥層306和二級壓裂火藥層303被爆轟波點燃，以毫秒級的時間依次燃燒，產(chǎn)生大量高溫高壓燃?xì)饷}沖，以沖擊加載的形式壓裂地層形成裂縫；同時兩級壓裂火藥中的支撐劑層隨著藥高溫高壓燃?xì)膺M(jìn)入孔道，并留駐于主裂縫，強化了裂縫的穩(wěn)定性；
[0037]由于隔板延時點火接頭4的延時點火作用，壓裂槍5中的第二導(dǎo)爆索506隨后被引爆，進(jìn)而點燃含能藥塊507，引燃壓裂藥柱模塊503，產(chǎn)生大量高溫高壓燃?xì)?，使裂縫進(jìn)一步擴展；支撐劑模塊504中的支撐劑隨壓裂藥柱模塊503產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庀蛄芽p深部移動，鞏固裂縫，阻止裂縫閉合。
【權(quán)利要求】
1.一種油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，其特征在于，該裝置包括沿軸向依次設(shè)置的點火器⑴、接頭⑵、復(fù)合射孔槍(3)、隔板延時點火接頭(4)、壓裂槍(5)和槍尾(6)，其中: 所述復(fù)合射孔槍(3)的槍管上設(shè)有泄壓盲孔(301)，槍管內(nèi)安裝有彈架(304)、射孔彈(305)、第一導(dǎo)爆索(307)、一級壓裂火藥層(306)和二級壓裂火藥層(303)，射孔彈(305)安裝在彈架(304)上且相鄰的射孔彈(305)通過第一導(dǎo)爆索(307)連接，一級壓裂火藥層(306)設(shè)在相鄰的射孔彈(305)之間，二級壓裂火藥層(303)包設(shè)在彈架(304)的架體外周； 所述壓裂槍(5)的槍管上設(shè)有均勻分布的通孔(501)，槍管內(nèi)安裝有第二導(dǎo)爆索(506)、含能藥塊(507)、中心管(505)、壓裂藥柱模塊(503)和支撐劑模塊(504)，第二導(dǎo)爆索(506)設(shè)在中心管(505)內(nèi)部，含能藥塊(507)設(shè)在中心管(505)內(nèi)與第二導(dǎo)爆索(506)連接，壓裂藥柱模塊(503)和支撐劑模塊(504)裝配在中心管(505)與槍管內(nèi)壁的空間中。2.如權(quán)利要求1所述的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，其特征在于，所述的支撐劑模塊(504)與壓裂藥柱模塊(503)同軸交替套裝在中心管(505)上。3.如權(quán)利要求1所述的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，其特征在于，所述的支撐劑模塊(504，)套裝在壓裂藥柱模塊(503，)的外周，壓裂藥柱模塊(503，)套裝在中心管(505)的外周。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，其特征在于，所述的復(fù)合射孔槍(3)有多個，所述的壓裂槍(5)有多個。5.如權(quán)利要求1、2或3所述的油氣井用多相流射孔壓裂加砂裝置，其特征在于，所述的一級壓裂火藥層(306)內(nèi)設(shè)有支撐劑層，二級壓裂火藥層(303)內(nèi)設(shè)有支撐劑層。
【文檔編號】E21B43-116GK204299554SQ201420783564
【發(fā)明者】謝明召, 李森元, 汪長栓, 王寶興, 姚元文, 邱石異, 袁鐵剛, 馮衛(wèi)東 [申請人]北方斯倫貝謝油田技術(shù)（西安）有限公司